·2月28日，中国计量技术与仪器制造学会筹备委员会（中国计量测试学会前身）在北京成立。任副主任委员。

·6月，经国家计委、国家科委联合批准，大型电影经纬仪（“150工程”）正式列为国家项目。被任命为150工程总工程师兼150—1工程总设计师。

·9月，中国第一台红宝石激光器在光机所问世。

1962年　  四十七岁

·4月18日，出席全国科学技术工作会议。经代表推荐，被聘任为国家科委应用光学与红外技术专业组组长、计量专业组副组长。　　　　　　　　　　　　　　　

·6月25日，中国科学院决定组建光机所西安分所(中国科学院西安光机所前身)，兼任西安分所所长。

·8月，被聘任为国家科学技术委员会仪器仪表组副组长、计量组副组长、物理学组组员。　　　　

·9月1日，为提高所内学术水平，成立“光学总体及光学信息论”讨论会，任会议指导人。

·10月18日，被聘任为中国科学院科学仪器委员会委员。

·下半年，参加国防科委在北京召开的“原子弹爆炸试验方案”研讨会。提出以高速摄影和测量光冲量的途径来获取核爆后的性能信息。后担任高速摄影机课题的负责人。

1963年　  四十八岁

·9月16日，在中国科学院召开的受激光发射工作会议上，提出加强激光研究，建立专门研究机构的建议。

·10月29日—11月5日，高速摄影机改装及光冲量计在北京郊外进行原子弹爆炸模拟试验测试中获得成功。

1964年　  四十九岁

·1月23日，中国科学院决定组建光机所上海分所（中国科学院上海光机所前身）。7月31日，兼任上海分所所长。

·2月26日，父亲王应伟先生逝世，享年87岁。

·7月31日，被中国科学院聘任为光机所学术委员会委员。

·8月22日，赴瑞典参加国际计量技术与仪器制造会议。

·9月16日，兼任中国科学院长春光学精密机械学院院长。

·10月16日，中国首次原子弹爆炸试验成功，光冲量计、3000次/秒高速摄影机改装在光学测试中取得圆满结果。参加了现场试验。

·12月14日，参加在上海召开的第三次受激光发射专业会议。

·12月，当选为第三届全国人民代表大会代表。

1965年　  五十岁

·5月，中国第一颗人造卫星进入工程研制阶段。5月31日，中国科学院成立地面设备组，由王大珩、陈芳允负责。8月17日，中国科学院成立总体设计组，任副组长。10月—11月，参加由中国科学院主持召开的中国第一颗人造卫星方案论证会。

·7月6日，中国科学院决定长春光学精密机械学院独立建制，由院直接领导。任名誉院长。

·8月31日，参加在光机所召开的第一次某工程领导小组全体会议，任技术核心组组长。

·9月20日—25日，率队赴英国参加宇宙空间光学会议。